﻿#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <assert.h>
// 原题连接：https://leetcode.cn/problems/rotate-array/
/*
题目描述：
给定一个整数数组 nums，将数组中的元素向右轮转 k 个位置，其中 k 是非负数。

示例 1:
输入: nums = [1,2,3,4,5,6,7], k = 3
输出: [5,6,7,1,2,3,4]
解释:
向右轮转 1 步: [7,1,2,3,4,5,6]
向右轮转 2 步: [6,7,1,2,3,4,5]
向右轮转 3 步: [5,6,7,1,2,3,4]

示例 2:
输入：nums = [-1,-100,3,99], k = 2
输出：[3,99,-1,-100]
解释:
向右轮转 1 步: [99,-1,-100,3]
向右轮转 2 步: [3,99,-1,-100]
 

提示：
1 <= nums.length <= 105
-231 <= nums[i] <= 231 - 1
0 <= k <= 105
 
进阶：
尽可能想出更多的解决方案，至少有 三种 不同的方法可以解决这个问题。
你可以使用空间复杂度为 O(1) 的 原地 算法解决这个问题吗？
*/

// 方法1——暴力法
/*
思路：
将数组末尾的一个元素替换到起始位置，让其执行k次即可。
*/

// 有了以上思路，那我们写起代码来也就水到渠成了：
void rotate1(int* nums, int numsSize, int k) {
    assert(nums);
    k = k % numsSize;
    int i = 0;
    while (k) {
        int temp = nums[numsSize - 1];
        for (i = numsSize - 1; i > 0; i--) {
            nums[i] = nums[i - 1];
        }
        nums[0] = temp;
        k--;
    }
}
// 时间复杂度：O(n^2)，n为数组长度，最坏情况下(k等于n)，我们的时间复杂度为n^2。
// 空间复杂度：O(1)，我们只需要用到常数级的额外空间。


// 方法2——挪动
/*
思路：
先将元素nums[numsSize - k]到元素nums[nums - 1]按顺序存放到一个长度为k的temp数组中，
然后将元素nums[numsSize - k - 1]到元素nums[0]向后移动k位置，
最后再将temp中的元素顺序的写入到nums数组的前k个位置即可。
*/

// 有了以上思路，那我们写起代码来也就水到渠成了：
void rotate2(int* nums, int numsSize, int k) {
    assert(nums);
    k = k % numsSize;
    int* temp = (int*)malloc(k * sizeof(int));
    if (NULL == temp) {
        perror("malloc");
        return;
    }
    int i = 0;
    for (i = 0; i < k; i++) {
        temp[i] = nums[numsSize - k + i];
    }
    for (i = numsSize - k - 1; i >= 0; i--) {
        nums[i + k] = nums[i];
    }
    for (i = 0; i < k; i++) {
        nums[i] = temp[i];
    }
    free(temp);
    temp = NULL;
}
// 时间复杂度：O(n)，n为数组长度。
// 空间复杂度：O(n)，n为数组长度，我们最多可能需要n - 1个额外空间来存储被挪动的元素，故空间复杂度为O(n)。

// 方法3——使用额外的数组
/*
思路：
我们可以使用额外的数组temp来讲数组nums中的元素放到正确的位置上，具体做法是将nums数组中下标为i的元素
放到temp数组中下标为(i + k) % n的位置上(n表示数组长度)。
最后再把temp数组中的元素拷贝回nums数组中即可。
*/

// 有了以上思路，那我们写起代码来也就水到渠成了：
void rotate3(int* nums, int numsSize, int k) {
    assert(nums);
    int* temp = (int*)malloc(numsSize * sizeof(int));
    if (NULL == temp) {
        perror("malloc");
        return;
    }
    int i = 0;
    for (i = 0; i < numsSize; i++) {
        temp[(i + k) % numsSize] = nums[i];
    }
    // 再将数组temp的内容拷贝回nums数组
    for (i = 0; i < numsSize; i++) {
        nums[i] = temp[i];
    }
    free(temp);
    temp = NULL;
}
// 时间复杂度：O(n)，n为数组长度。
// 空间复杂度：O(n)。

// 方法4——从整体到局部的翻转
/*
思路：
当我们将数组的元素向左移动k次之后，尾部的k % n个元素就会被移动到数组的头部，
其余的元素都向后移动了k % n个位置(n为数组的长度)
所以我们可以向将数组整体翻转，然后再分别对区间[0, k % (n - 1)]和区间[k % n, n - 1]的元素进行翻转，即可得到最后的答案。
*/

// 有了以上思路，那我们写起代码来也就水到渠成了：
// 先写一个通用的翻转函数
void reverse(int left, int right, int* nums) {
    assert(nums);
    while (left < right) {
        int temp = nums[left];
        nums[left] = nums[right];
        nums[right] = temp;
        left++;
        right--;
    }
}
void rotate3(int* nums, int numsSize, int k) {
    assert(nums);
    k %= numsSize;
    reverse(0, numsSize - 1, nums);
    reverse(0, k - 1, nums);
    reverse(k, numsSize - 1, nums);
}
// 时间复杂度：O(n)，n为数组长度。
// 空间复杂度：O(1)，我们只需要用到常数级的额外空间。

